Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПЕРМАНГАНАТНОЙ ОЧИСТКИ СТЕНОК ОТВЕРСТИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПОСЛЕ СВЕРЛЕНИЯ'

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПЕРМАНГАНАТНОЙ ОЧИСТКИ СТЕНОК ОТВЕРСТИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПОСЛЕ СВЕРЛЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

  • … еще 1
CC BY
98
20
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ / НАВОЛАКИВАНИЕ СМОЛЫ / ПЕРМАНГАНАТНАЯ ОЧИСТКА / ТРАВЛЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИКА / ПОДГОТОВКА ПЕРЕД МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Григорян Н. С., Желудкова Е. А., Ягодкин И. М., Рожков И. М., Аснис Н. А.

Представлена разработанная трехстадийная технология перманганатной очистки отверстий многослойных печатных плат. После реализации всех стадий процесса поверхность обработанного фольгированного диэлектрика полностью очищается от наволоченного слоя вязких загрязнений, и на ней сформирован однородный шероховатый микрорельеф. Качество химического медного покрытия, нанесенного на очищенную поверхность стенок сквозных отверстий 0,2 мм в тест-купонах соответствовало баллу D10 по шкале т.н. методики «звездное небо». По достигаемым результатам и технологичности разработанная технология не уступает зарубежным аналогам

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Григорян Н. С., Желудкова Е. А., Ягодкин И. М., Рожков И. М., Аснис Н. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT OF A PROCESS FOR PERMANGANATE CLEANING OF THE HOLE WALLS OF MULTILAYER PRINTED CIRCUIT BOARDS AFTER DRILLING

The developed three-stage technology for permanganate cleaning of holes in multilayer printed circuit boards is presented. After the implementation of all stages of the process, the surface of the processed foil dielectric is completely cleared of the swept layer of viscous contaminants, and a uniform rough microrelief is formed on it. The quality of the chemical copper coating applied to the cleaned surface of the walls of through holes 0.2 mm in the test coupons corresponded to the D10 score on the scale of the so-called. methods of "starry sky". According to the results achieved and manufacturability, the developed technology is not inferior to foreign analogues.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПЕРМАНГАНАТНОЙ ОЧИСТКИ СТЕНОК ОТВЕРСТИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПОСЛЕ СВЕРЛЕНИЯ»

УДК 621.357.53

Григорян Н.С., Желудкова Е.А., Ягодкин И.М., Рожков И.М., Аснис Н.А., Абрашов А.А.

Разработка процесса перманганатной очистки стенок отверстий многослойных печатных плат после сверления

Григорян Неля Сетраковна - к.х.н., профессор кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Желудкова Екатерина Александровна - ассистент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; ilyakhinaa@mail.ru;

Ягодкин Илья Максимович -студент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;

Рожков Илья Максимович- студент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;

Аснис Наум Аронович - к.т.н., ведущий инженер кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;

Абрашов Алексей Александрович - к.т.н., доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии.

ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»,

Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.

Представлена разработанная трехстадийная технология перманганатной очистки отверстий многослойных печатных плат. После реализации всех стадий процесса поверхность обработанного фольгированного диэлектрика полностью очищается от наволоченного слоя вязких загрязнений, и на ней сформирован однородный шероховатый микрорельеф. Качество химического медного покрытия, нанесенного на очищенную поверхность стенок сквозных отверстий 00,2 мм в тест-купонах соответствовало баллу D10 по шкале т.н. методики «звездное небо». По достигаемым результатам и технологичности разработанная технология не уступает зарубежным аналогам.

Ключевые слова: печатные платы, наволакивание смолы, перманганатная очистка, травление диэлектрика, подготовка перед металлизацией.

Development of a process for permanganate cleaning of the hole walls of multilayer printed circuit boards after drilling

Grigoryan N.S., Zheludkova E.A., Yagodkin I.M., Rozhkov I.M., Asnis N.A., Abrashov A.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation

The developed three-stage technology for permanganate cleaning of holes in multilayer printed circuit boards is presented. After the implementation of all stages of the process, the surface of the processed foil dielectric is completely cleared of the swept layer of viscous contaminants, and a uniform rough microrelief is formed on it. The quality of the chemical copper coating applied to the cleaned surface of the walls of through holes 0 0.2 mm in the test coupons corresponded to the D10 score on the scale of the so-called. methods of "starry sky". According to the results achieved and manufacturability, the developed technology is not inferior to foreign analogues.

Key words: printed circuit boards, resin coating, permanganate cleaning, dielectric etching, preparation before plating.

Введение

Одним из важнейших этапов изготовления многослойных печатных плат (МПП) является очистка после сверления отверстий от загрязнений перед их металлизацией. Поскольку остатки продуктов сверления на поверхности отверстий МПП негативно сказываются на адгезии и равномерности, осаждаемого в отверстиях слоя химической и последующего слоя гальванической меди, требуется весьма тщательная очистка отверстий от наволакиваемых загрязнений. Российские производители МПП использовали для очистки отверстий ПП импортные технологии очистки отверстий и композиции для их реализации. В условиях санкционной политики обострилась необходимость разработки отечественной технологии. Современные импортные технологии очистки отверстий печатных плат после сверления, как правило, реализуются в три стадии.

Набухание - это первая стадия процесса, задача которой ослабить прочность смолы за счет внедрения молекул органического растворителя между цепями полимера. Это необходимо для облегчения

протекания следующей стадии процесса -перманганатного травления диэлектрика. В качестве растворителя могут быть использованы водорастворимые органические спирты, гликолевые эфиры, циклические эфиры и кетоны.

Перманганатное травление - основная стадия процесса «УМ-О». Композиция представляет собой горячий щелочной концентрированный раствор сильного окислителя (солей перманганатов калия или натрия), который реагирует с набухшей на первой стадии смолой. В результате травления на поверхности диэлектрика образуется нерастворимый диоксид марганца, который удаляется с поверхности на заключительной стадии очистки.

Нейтрализация - восстановление диоксида марганца на поверхности стенок отверстий МПП с образованием водорастворимых солей, в результате чего стенки отверстий очищаются от труднорастворимых соединений марганца. В качестве восстановителей могут быть использованы любые водорастворимые соединения, которые могут быть окислены диоксидом марганца.

Экспериментальная часть

На кафедре ИМиЗК разработана технология «УМ-О», представляющая собой трехстадийный процесс перманганатной очистки отверстий, которая позволяет не только удалить наволоченную смолу с поверхности отверстий, но и сформировать на ней шероховатый микрорельеф, способствующий адсорбции палладиевого катализатора на стадии активации процесса химической металлизации отверстий.

В качестве критериев оценки эффективности разрабатываемой технологии очистки были выбраны: показатели удельной убыли массы диэлектрика, мг/дм2; внешний вид торцевой поверхности образцов, оцениваемый с помощью фотографий, полученных на сканирующем Thermo Fisher Scientific Quattro С; сплошность химического медного покрытия, оцениваемая по десятибалльной шкале т.н. методики «звездное небо». В качестве объекта сравнения была выбрана технология очистки «Securiganth P» немецкой компании Autotech, которая широко использовалась на российских производствах ПП.

Раствор для стадии набухания (на основе композиции УМ-О1) содержит: 90-150 мл/л органического растворителя из класса гликолевых эфиров, 50-80 мл/л солюбилизатора из класса многоатомных спиртов, предотвращающего расслоение раствора, 1,7-2,0 г/л гидроксида натрия, 0,5-1,0 г/л ПАВ. Полученные с помощью конфокального лазерного микроскопа фотографии, иллюстрируют изменение состояния поверхности диэлектрика в процессе набухания в разработанном растворе и свидетельствуют об увеличении объема смолы и развитии поверхности в ходе обработки: через 5 мин высота микровыступов поверхности увеличивается на 3,0 -3,5 мкм, а через 7 минут - на 910 мкм.

Для стадии очистки (УМ-О2) использовали 40% раствор перманганата натрия, так как он обладает хорошей растворимостью в воде при 20 °C, что делает возможным приготовление концентрированной жидкой композиции удобной в транспортировке и применении на производстве. Экспериментально установлено, что оптимальным является содержание перманганат-ионов в растворе от 45 ±5 г/л, едкого

натра в растворе 35±5 г/л при продолжительности обработки 12 минут. В этих условиях удельная убыль массы диэлектрика сопоставима со значениями для зарубежного аналога (88-92 мг/дм2). При введении дополнительного неорганического окислителя в малых количествах уменьшается скорость накопления манганат-ионов и увеличивается срок службы рабочего раствора УМ-О2.

Раствор композиции УМ-О3 содержит: 15-30 г/л восстановителя из класса производных водородных соединений азота, 35-40 мл/л серной кислоты, 0,5-1,0 г/л ПАВ, 1 г/л хелатирующего агента. При использовании такого раствора удельная убыль массы диэлектрика сопоставима со значениями зарубежного аналога (88-92 мг/дм2). После обработки в растворе композиции УМ-О3 на поверхности фольгированного диэлектрика не обнаружено остатков диоксида марганца. При накоплении ионов меди (до 10 г/л) в растворе композиции УМ-О3, не содержащей хелатирующих добавок, сплошность последующего химического медного покрытия ухудшается и соответствует баллу D4, в то время как в присутствии в растворе УМ-О3 хелатирующих веществ (1 - 5 г/л) сплошность последующего медного покрытия соответствует баллу D10.

Приведенные на рис. 1 фотографии иллюстрируют, что поверхность образца после реализации трех стадий процесса полностью очищена от слоя вязких смоляных загрязнений, и на ней сформирован однородный шероховатый

микрорельеф. Сплошность химического медного покрытия, нанесенного на обработанную поверхность стенок отверстий, соответствует баллу D10.

Заключение

Разработана технология трехстадийной очистки отверстий печатных плат «УМ-О», которая позволяет очистить поверхность отверстий от наволоченной смолы и сформировать на ней шероховатый микрорельеф, способствующий адсорбции палладиевого катализатора на стадии активации процесса химической металлизации отверстий.

Показано, что по достигаемым результатам и технологичности разработанная технология не уступает зарубежному аналогу.

Рис. 1. Фотографии поверхности диэлектрика до (1) и после (2, 3) реализации всех стадий очистки и поверхности химического медного покрытия в отверстиях 0 0,2 мм в тест-купонах (4 и 5)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.